DOI 10.57112/22022-52

УДК 621.313

ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ ВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НА СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЕ

Годецкая Татьяна Евгеньевна

Згуря Дмитрий Юрьевич

Аннотация:

В статье рассматривается вопросы повышения надёжности электрооборудования, основным элементом которого является асинхронный электродвигатель. Анализ причин отказов в работе показывает, что наиболее распространёнными причинами выхода электродвигателей из строя являются различные виды коротких замыканий в результате пробоя изоляции обмотки статора. Наиболее уязвимым местом в конструкции электродвигателя является межвитковая изоляция обмотки статора. Важным результатом многочисленных исследований является разработка метода диагностики межвитковой изоляции на основе использования параметров волновых затухающих колебании (ВЗК). В статье предлагается техническая реализация данного метода на современной элементной базе.

Ключевые слова: изоляция, асинхронный электродвигатель, диагностика, межвитковая изоляция, метод ВЗК, параметры, система.

Необходимым условием эффективной работы любого предприятия является минимизация всех производственных издержек, которая может быть достигнута различными путями.

Анализ производственных процессов позволяет выделить одну из главных проблем, которая оказывает наибольшее влияние на показатели эффективности промышленного предприятия. Речь идёт об обеспечении надёжной и безотказной работы производственного электрооборудования, что, главным образом, определяется надлежащей организацией системы обеспечения его эксплуатационной надежности.

В этой связи, особое значение приобретает вопрос надёжной работы основного потребителя электроэнергии - электропривода с асинхронным электродвигателем. Асинхронному двигателю (АД) на производстве сегодня нет альтернативы, так как именно эта электрическая машина является самым высокотехнологичным преобразователем электрической энергии в механическую. Т.е., любые нарушения в работе АД ведут к нарушениям работы технологического оборудования, к отказам в работе технологических установок, полной или частичной остановке производственного оборудования, систем и механизмов. В результате предприятию наносится ущерб, который связан не столько с заменой вышедшего из строя оборудования и восстановлением работоспособности производственных систем, но и с браком или недовыпуском продукции.

Известно, что наиболее распространёнными причинами выхода электродвигателей из строя являются различные виды коротких замыканий в результате пробоя изоляции обмотки статора.

В этой связи, решая проблему обеспечение эксплуатационной надёжности электрооборудования, важными элементами которого являются электродвигатели, трансформаторы, силовые питающие линии, контрольные кабели, и т. д., необходимо уделять особое внимание не только своевременному обслуживанию, но и эффективному техническому контролю текущего состояния.

Особенно актуально это сегодня, когда задачи по повышению эффективности производства решаются путём внедрения современных цифровых технологий.

В настоящее время на современных предприятиях, проблема правильной и грамотной эксплуатации электрооборудования не стоит так остро, как это было еще несколько лет назад. Это относится и к условиям эксплуатации, да и современное технологическое оборудование имеет достаточно надёжные и эффективные средства защиты, реагирующие на малейшие отклонения от нормального режима работы оборудования. Что же касается внедрения средств диагностики и контроля технического состояния, то здесь имеют место определённые трудности, связанные с их использования.

Ситуация складывается таким образом, что по-настоящему востребованными могут быть только универсальные технические средства, способные диагностировать любые элементы электрооборудования, работать в автоматическом режиме, мгновенно выдавать адекватные результаты, и определять остаточный рабочий ресурс.

Кроме того, есть и организационные, кадровые и прочие проблемы, которые характерны для небольших промышленных, и особенно, сельскохозяйственных предприятий.

Важным результатом многочисленных исследований, выполненных в 90-х годах прошлого века на кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий» АлтГТУ, является разработка метода диагностики межвитковой изоляции на основе использования параметров ВЗК (волновые затухающие колебания) [1, 2].

Одним из достоинств метода ВЗК является то, что его техническая реализация позволяет получать первичные диагностические данные, и далее, передавать их для обработки в более сложные системы с целью адекватной оценки состояния изоляции обмотки АД [3].

Таким образом, ручной процесс диагностирования, работа с аналоговыми параметрами и отсутствие связи с соответствующими базами данных, делает процедуру оценки состояния изоляции обмотки АД не эффективной и достаточно трудозатратной. Существующая, разработанная несколько десятилетий назад система ЛДК (локальный диагностический комплекс) представлена на рисунке 1 [4].

Схема построения ЛДК не вызывает каких-либо нареканий с точки зрения её адаптации к современным системам и средствам обработки данных и диагностической информации. Вместе с тем, первичные диагностические приборы построены на устаревшей элементной базе, и кроме всего прочего, их точность изменений сегодня уже недостаточно высока. Поэтому целесообразно, оставив общую схему ЛДК, модернизировать первичные диагностические приборы, реализовав метод ВЗК на новой, современной элементной базе.

Рисунок 1 - Локальный диагностический комплекс

Предлагается заменить комплекс диагностических приборов одним универсальным модулем, который мог бы получать все необходимые диагностические параметры, обрабатывать и передавать их по назначению в виде цифровых данных. Главным элементом такого модуля может быть любой подходящий 8-ми или 16-битный микроконтроллер. Структурная схема универсального диагностического модуля на основе микроконтроллера, который измеряет параметры ВЗК, представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структурная схема диагностического модуля на основе микроконтроллера

Особенность предложенной схемы диагностического модуля заключается в выборе технологии подключения к беспроводной сети. В настоящее время беспроводная передача данных это использование WiFi, Bluetooth, 3G, 4G и т.д. Но, в промышленности сегодня можно встретить такие как WirelessHART или Trusted Wireless 2.0, скоростью передачи данных которых всего 250 кбит/с.

Использование беспроводной связи на промышленных предприятиях имеет множество ограничений, главное из которых - потеря данных и нарушение соединения вызванное электромагнитными помехами.

Электромагнитные помехи на промышленном предприятии генерируются, электроприводами, частотными преобразователями, и другим электрооборудованием, поэтому к выбору технологии следует подходить с учётом вышеуказанных факторов.

Список используемой литературы

1. Патент № 2208236 C2 Российская Федерация, МПК G01R 31/12, G01R 31/14. Способ контроля состояния изоляции обмоток электродвигателя : № 2001106412/09 : заявл. 06.03.2001 : опубл. 10.07.2003 / О. И. Хомутов, С. О. Хомутов, А. А. Грибанов [и др.] ; заявитель Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова. – EDN ANDEFM.

2. Сташко, В. И. Метод диагностики изоляции на основе волновых затухающих колебаний / В. И. Сташко // Ползуновский вестник. – 2006. – № 4-2. – С. 420-423. – EDN KZCKMZ.

3. Сташко, В. И. Моделирование состояния изоляции обмоток асинхронных двигателей сезонно эксплуатируемого электрооборудования на основе использования показателей волнового переходного процесса / В. И. Сташко, И. Б. Губин // Ползуновский вестник. – 2002. – № 1. – С. 51-56. – EDN QCJOCB.

4. Сташко, В. И. Измерительно-диагностический комплекс для исследования качества изоляционных покрытий / В. И. Сташко, С. О. Хомутов, А. В. Левачев // Измерение, контроль, информатизация : Материалы второй Международной научно-технической конференции, Барнаул, 15–17 мая 2001 года / Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова. – Барнаул: ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» (АлтГТУ), 2001. – С. 162-164. – EDN VLQRCR.

Информация об авторах

Годецкая Т. Е. – старший преподаватель, Згуря Д. Ю. – студент группы 8Э-21, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.

-